可捞式套管钻进专用钻头的制作方法

文档序号:15471875发布日期:2018-09-18 20:22阅读:379来源:国知局

本实用新型属于钻具领域,具体涉及一种可捞式套管钻进专用钻头。



背景技术:

在破碎带钻进过程中,往往井壁坍塌、掉块现象严重,进而出现钻具上提下放受阻、旋转扭矩增加等现象,最终造成返渣困难、卡钻等一系列施工难题。目前针对破碎带地层,通常采用下入套管封隔地层的工艺。但遇到严重破碎地层,提钻后下套管常出现套管无法下入孔底,需要不断循环通井,甚至重新下钻扫孔,费时费力,降低钻进效率。

套管钻井技术的出现解决了上述难题,但现有套管钻进技术中专用钻头采用机械和液压结构,结构复杂、价格昂贵。



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种简便可靠的可捞式套管钻进专用钻头,以解决破碎地层套管下放困难的问题。

为达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种可捞式套管钻进专用钻头,包括钻头部、套装在钻头部外的套管部以及设置在钻头部前端头处的切削部;所述钻头部包括首尾相接的上钻头体、下钻头体以及插装在上、下钻头体内的芯轴与缓冲轴;所述芯轴的前半部为小径段,后半部为大径段,小径段上套装有复位簧,所述复位簧一端由芯轴上的大径段端面限位,另一端由设置在上钻头体内的台阶面Ⅰ限位,芯轴尾端通过设置在下钻头体内的弹性挡圈限位;与芯轴大径段相对应的下钻头体上设有可沿下钻头体径向移动的卡块,芯轴的大径段上开设有卡嵌卡块的空槽,卡块在芯轴压缩复位簧时落入芯轴大径段的空槽内;所述缓冲轴位于切削部后方、芯轴前方,且缓冲轴尾端面与芯轴前端面互不接触,缓冲轴上套装有缓冲簧,所述缓冲簧通过对应设置在上钻头体内的台阶面Ⅱ以及缓冲轴上的凸起限位;所述卡块与下钻头体间设有限位螺钉;

所述切削部主要由切削翼以及固定销组成;所述切削翼有若干个,对应套装在各固定销上并可绕固定销转动,各所述固定销对应插装在位于上钻头体前端头处的通孔中且固定销通过螺钉紧固在上钻头体上;缓冲轴前端在缓冲簧的作用下顶住各切削翼;

所述套管部主要由套管、套管短接以及滑环组成,套管短接上设有台阶面Ⅲ,套管与套管短接首尾相接,滑环顶在套管的前端面处并与台阶面Ⅲ配合形成卡嵌卡块的卡槽,滑环与卡块上对应设有导引斜面;套管短接前端头处对应设有卡入切削翼的翼槽。

进一步,所述卡块有三个,绕下钻头体周向均匀布置。

进一步,所述上钻头体与下钻头体间螺纹连接。

进一步,所述套管与套管短接间螺纹连接。

进一步,所述固定销通过两个螺钉紧固,两螺钉对应设置在固定销两端。

进一步,还包括与下钻头体尾端相配合的变径接头。

进一步,所述变径接头与下钻头体间可拆卸连接。

本实用新型的有益效果在于:正常钻进过程中,钻头部与套管部连接,上钻头体前端的切削翼在缓冲簧与钻压的作用下与孔底接触,全面破碎孔底岩石;钻进完成后,带有变径接头的钻杆进入套管内与下钻头体连接,通过压缩,实现限位、解脱等一系列动作,上提钻杆即可取出钻头部与切削部。整体结构为纯机械结构,设计简单,布局精巧、回收机构可靠性高,制造成本低;可在破碎地层中采用套管钻进工艺,有效解决了破碎地层套管下放困难的问题。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本实用新型提供如下附图进行说明:

图1为本实用新型的结构剖视图;

图2为钻头部与切削部的结构剖视图;

图3为图2的A-A向剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图,对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图所示,本实施例中的可捞式套管钻进专用钻头,包括钻头部、套装在钻头部外的套管部以及设置在钻头部前端头处的切削部;所述钻头部包括首尾相接的上钻头体1、下钻头体2以及插装在上、下钻头体内的芯轴3与缓冲轴4;所述芯轴3的前半部为小径段,后半部为大径段,小径段上套装有复位簧5,所述复位簧5一端由芯轴上的大径段端面限位,另一端由设置在上钻头体1内的台阶面Ⅰ101限位,芯轴尾端通过设置在下钻头体2内的弹性挡圈6限位;与芯轴大径段相对应的下钻头体2上设有可沿下钻头体2径向移动的卡块7,芯轴的大径段上开设有卡嵌卡块7的空槽301,卡块7在芯轴3压缩复位簧5时落入芯轴大径段的空槽301内;所述缓冲轴4位于切削部后方、芯轴前方,且缓冲轴尾端面与芯轴前端面互不接触,缓冲轴4上套装有缓冲簧8,所述缓冲簧8通过对应设置在上钻头体1内的台阶面Ⅱ102以及缓冲轴4上的凸起401限位。

钻头部中,下钻头体中的弹性挡圈6与复位簧5配合限制芯轴3在钻头部内的轴向移动空间,并使芯轴3移动后复位;卡块7有定位、传递扭矩及轴向力的作用。芯轴不压缩复位簧5时,此时的芯轴大径段外壁面顶起卡块,卡块凸出下钻头体外壁面,通过卡块的连接作用使钻头部与套管部连接在一起;芯轴压缩复位簧5时,此时的卡块落入芯轴大径段的空槽301内,从而解脱钻头部与套管部连接关系。一般情况下,缓冲轴4在缓冲簧8作用下顶住切削部中的各切削翼,使切削部处于张开状态,切削部收缩进上钻头体1内时,收缩的切削部后压缓冲轴4,缓冲簧8处于压缩状态,由于芯轴3与缓冲轴4在上、下钻头体中均有一定行程,故需保证缓冲轴尾端面与芯轴前端面互不接触,防止干涉。

切削部主要由切削翼9以及固定销10组成;所述切削翼9有若干个,对应套装在各固定销10上并可绕固定销10转动,各所述固定销10对应插装在位于上钻头体1前端头处的通孔中且固定销10通过螺钉11紧固在上钻头体1上;缓冲轴前端在缓冲簧的作用下顶住各切削翼。各切削翼9可(围)绕固定销10转动,固定销10由两端螺钉11进行孔中限位,由缓冲簧8、缓冲轴4保障钻进过程中切削翼处于张开状态,防止钻进过程中跳钻导致切削翼收缩,缓冲簧8与缓冲轴4还可在切削翼撞击孔壁时起到缓冲作用,从而保护了刀片。

套管部主要由套管12、套管短接13以及滑环14组成,套管短接13上设有台阶面Ⅲ1301,套管12与套管短接13首尾相接,滑环14顶在套管的前端面处并与台阶面Ⅲ1301配合形成卡嵌卡块的卡槽,滑环14与卡块7上对应设有导引斜面1401;套管短接前端头处对应设有卡入切削翼的翼槽。

该专用钻头的基本工作流程如下:

将钻头部插入套管短接13内,并使下钻头体2上的卡块7卡嵌在套管短接13的台阶面Ⅲ1301处,放入滑环14后,旋入套管12以顶住滑环14;切削部中的切削翼9在缓冲轴4顶升作用下张开并卡入套管短接13的翼槽内。

正常钻进时,套管部钻进载荷通过卡块7和切削翼9传递给钻头部,切削翼9在缓冲轴4、缓冲簧8及钻进载荷的作用下处于张开状态,并卡入套管短接13的翼槽内,实现全断面钻进。

钻进完成后,将装有变径接头15的钻杆从套管12内壁送入井底,与钻头部中的下钻头体2对接;对接过程中,变径接头15端面顶住芯轴3沿着上、下钻头体内壁移动;对接完成后,芯轴3大径段上的空槽301恰处于卡块7下方。提钻杆时,钻头部中的卡块7与滑环14在彼此配合的导引斜面1401作用下,卡块7沿下钻头体径向做收缩,卡块7落入芯轴3空槽301内,实现下钻头体2与套管短接13的分离;同时,切削翼9在前方无空间制约、以及套管短接13前端面向前顶的共同作用下,绕固定销旋转,转动的切削翼9尾端后压缓冲轴4,实现切削翼9滑入套管短接13内的动作;继续上提钻杆,在钻杆轴向力的作用下,即可完成钻头部与切削部的提取。

本实施例中的卡块7有三个,绕下钻头体2周向均匀布置,可保证连接可靠。

本实施例中的卡块7与下钻头体2间设有限位螺钉16,限位螺钉16及芯轴3对于卡块7有径向限位作用,防止其在自由状态下脱落。

本实施例中,上钻头体1与下钻头体2间螺纹连接,套管12与套管短接13间螺纹连接。

本实施例中,固定销10通过两个螺钉11紧固,两螺钉11对应设置在固定销10两端。

作为上述方案的进一步改进,还包括与下钻头体2尾端相配合的变径接头15,使用时分别与钻杆及下钻头体间可拆卸连接,能提高装配灵活性。

最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

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